工矿自动化

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孙继平

2016, 42(2): 1-7. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.001

<摘要>(122) <HTML> (23) <PDF>(6)

摘要:
为进一步发挥煤矿安全监控系统在瓦斯防治中的作用，需对AQ 6201—2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》进行修订，拟修订的主要内容包括：增加煤与瓦斯突出报警与断电闭锁功能，增加风向传感器；允许系统使用光缆传输；将传感器防护等级提高到IP65；要求系统主机双机热备并自动切换；不要求井下电源防雷；减小传输处理误差，模拟量输入、模拟量输出、累计量输入传输处理误差均不大于0.5%；缩短系统最大巡检周期，系统最大巡检周期不大于10 s；延长存储记录保存时间，缩短丢失信息时间，甲烷等重要测点的实时监测值存盘记录应保存3个月以上，模拟量统计值等记录应保存2 a以上，当系统发生故障时，丢失上述信息的时间长度应不大于40 s；缩短调出画面响应时间，调出整幅画面85%的响应时间应不大于1 s，其余画面应不大于2 s；降低误码率，误码率应不大于10-9；提高分站至传感器传输距离和本安供电距离，分站至传感器及执行器之间的传输距离和供电距离应不小于2 km、或3 km、或6 km；缩短双机切换时间，从工作主机故障到备用主机投入正常工作时间应不大于40 s；提高备用电源工作时间，在电网停电后，备用电源应能保证系统连续监控时间不小于3 h；降低抗扰度试验严酷等级，静电放电抗扰度试验、射频电磁场辐射抗扰度试验、电快速瞬变脉冲群抗扰度试验、浪涌（冲击）抗扰度试验均为2级；取消可靠性要求；用于煤矿井下的监控设备必须是防爆设备等。

基于海明距离法的煤岩冲击倾向性评价

张伟强, 王恩元, 李学龙, 孔祥国, 李国爱

2016, 42(2): 7-11. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.002

<摘要>(50) <HTML> (9) <PDF>(6)

摘要:
针对目前煤岩冲击倾向性评价方法存在的不足，基于海明距离法基本原理，建立了煤岩冲击倾向性综合评价模型。该模型选用动态破坏时间、冲击能量指数、弹性能量指数和煤岩单轴抗压强度作为综合评价指标，应用线性内插公式构造评价对象的隶属函数，采用海明距离法获得评价对象与评价标准的相似程度，并用最小海明距离进行类别评判，从而得出评价结果。实例分析结果表明，海明距离法的评价结果与煤样的实际现场冲击倾向性一致；对处于同一冲击倾向性级别的煤样的海明距离大小进行对比，结果认为海明距离法比模糊综合评判法和熵权-理想点法具有更高的分辨率。

基于IAP的支架控制系统程序在线升级方案

于亚运, 宋建成, 田慕琴, 许春雨, 耿泽昕, 宋鑫, 李新胜

2016, 42(2): 12-15. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.003

<摘要>(37) <HTML> (7) <PDF>(8)

摘要:
为了解决液压支架电液控制系统控制程序现场升级不便、操作复杂的问题，提出了一种基于IAP技术的系统程序在线升级方案，建立了基于三级网络通信结构的程序在线下载模式，由防爆计算机提取程序代码，并发送至端头控制器，再由端头控制器对每一台支架控制器进行程序升级。针对煤矿井下复杂的电磁环境，在IAP技术的基础上增加了XRAM存储环节和数据校验环节，避免了由于数据通信错误而造成软件升级失败的问题，提高了程序在线升级的可靠性，并基于PowerBuilder开发平台开发了一套HEX文件代码处理软件，实现了程序代码的自动提取。

一种新型井下自动上卸料装置

李艾民, 陈飞, 彭茜

2016, 42(2): 16-18. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.004

<摘要>(35) <HTML> (5) <PDF>(4)

摘要:
针对井下喷浆支护过程中，混凝土干拌物进入搅拌机的过程因采用人工上料方式而导致效率低的问题，通过分析现有自动上卸料装置结构，提出了一种新型井下自动上卸料装置，重点介绍了该装置的结构设计。该装置采用履带行走机构，能够随搅拌机移动；采用闭合抓斗，减少了粉尘；自动进行上卸料工作，有利于提高支护效率。

矿用多频切换半模衬底集成空腔天线设计

刘逢雪, 徐钊, 华钢

2016, 42(2): 19-22. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.005

<摘要>(72) <HTML> (7) <PDF>(4)

摘要:
根据煤矿井下无线通信和人员实时监控对可穿戴式天线的要求，在半模衬底集成空腔天线的基础上，分析了通过在空腔不同位置添加短接针对谐振频率的影响，并利用可拆卸式的螺丝代替短接针，设计了一种能够实现2.45～3.07 GHz多频切换的矿用可穿戴式天线。由导电布、导电缝纫线和皮革衬底组成的天线实物的测试结果与仿真结果一致，验证了该天线设计的可行性。

贵州矿区煤与瓦斯突出特征及其防治对策

孔愨, 吴桂义, 钟锋, 陈寄名

2016, 42(2): 22-26. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.006

<摘要>(101) <HTML> (11) <PDF>(5)

摘要:
通过收集分析贵州矿区381对矿井、695 层煤的突出指标和以往120对矿井发生的214起典型煤与瓦斯突出事故，对贵州矿区煤与瓦斯突出指标分布特点及突出特征进行了研究，提出了针对性的防突措施：加大煤层突出指标的测试工作，对黔北、织纳、六枝、盘江、水城等突出强度大和突出次数多的矿区制定严格的管理制度，加大煤巷掘进工作面的防突工作，并加强放炮管理、动力现象监测和地质构造探测，以此减少贵州矿区煤与瓦斯突出事故。

数据挖掘技术在煤矿隐患管理中的应用

陈运启

2016, 42(2): 27-30. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.007

<摘要>(54) <HTML> (9) <PDF>(3)

摘要:
针对目前煤矿隐患管理缺乏对隐患数据深入分析的问题，介绍了适合隐患关联规则发现的数据挖掘算法，提出用支持度-置信度-Kulczynski度量模式表达隐患因素间的关联关系。对隐患数据预处理、转换后构建隐患数据仓库，并在隐患责任部门、隐患种类、隐患等级和隐患发生地点4个维度上进行挖掘分析，发现多维度间存在的较强关联规则，给出针对性的辅助决策。现场实际应用表明，通过使用数据挖掘算法，减少了隐患的发生次数，为煤矿隐患治理提供了可靠支持。

无人驾驶采煤机关键技术探讨

张昊, 葛世荣

2016, 42(2): 31-33. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.008

<摘要>(83) <HTML> (20) <PDF>(6)

摘要:
从识别系统、决策系统和控制系统3个方面阐述了无人驾驶采煤机的技术架构；探讨了采煤机自主定位技术、采煤机自主纠偏技术、煤岩界面识别技术、采煤机自主避障技术等无人驾驶采煤机关键技术及其突破方向，认为多传感器信息融合技术可以提高采煤机自主定位、自主导航的精确性和可靠性，为解决无人驾驶采煤机关键问题提供一种技术思路。

基于微环谐振器的甲烷传感器

王文清, 王晓璐, 田子建

2016, 42(2): 34-38. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.009

<摘要>(50) <HTML> (6) <PDF>(3)

摘要:
提出了一种新型的基于微环谐振器的甲烷传感器。该传感器通过微环表层的穴番A涂层来增加微环的有效折射率，使微环谐振器中谐振波长随甲烷浓度的增加而向右漂移；通过测量输出光信号的谐振波长推算出甲烷浓度。理论分析结果表明，该传感器的谐振波长变化范围在一个自由光谱范围内，甲烷浓度测量范围为0~15%；对比SOI材料和聚合物材料、单面敏感膜和三面敏感膜的测量结果，得出聚合物材料三面敏感膜微环的谐振波长变化幅度较大，测量灵敏度为60 pm。

基于风量可调度的矿井风量调节

崔传波, 蒋曙光, 王凯, 邵昊, 吴征艳

2016, 42(2): 39-43. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.010

<摘要>(49) <HTML> (10) <PDF>(14)

摘要:
由于通风网络中分支的风量相互影响，针对改变分支风阻重新分配风量的方法会造成风量减小较快的分支风量不能满足最低需风要求的问题，基于风量调节基本理论建立了风量可调度模型，提出了基于风量可调度的矿井风量调节方法。该方法利用风网解算确定被调分支风阻可调范围，进而从定量角度求得需风分支风量可调度。利用该方法计算风量可调度便于选择最佳风阻调节分支以及确定风阻调节范围与风量变化量。

基于稀疏分类算法的矿物传送设备故障诊断方法

夏辉丽, 郭亚男, 余发军

2016, 42(2): 43-46. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.011

<摘要>(37) <HTML> (9) <PDF>(3)

摘要:
针对现有基于特征频率识别的矿物传送设备故障诊断方法存在易受强噪声干扰的问题，提出了基于稀疏分类算法的矿物传送设备故障诊断方法。首先，利用计算机测取设备已知故障类型的振动信号，并对其进行傅里叶变换；然后，以傅里叶变换系数构造训练字典，将待测故障类型的振动信号傅里叶变换系数在该训练字典上进行稀疏分解，求取稀疏系数；最后，利用重构信号最小误差判别故障类型。仿真和测试结果表明，该方法能有效诊断出矿物传送设备中轴承的故障类型，为煤矿传送设备的故障监测提供了一种新方法。

矿井电网漏电保护新方法

赵建文, 李科, 随晓娜, 李鹤, 何涛, 张森林, 朱静

2016, 42(2): 47-51. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.012

<摘要>(25) <HTML> (6) <PDF>(6)

摘要:
提出了一种基于最小二乘矩阵束算法的矿井电网漏电保护新方法。该方法在附加直流源系统基础上，提取各支路零序电流信号，利用最小二乘矩阵束算法提取各支路零序电流信号的直流分量；根据提取出的各支路直流分量，计算各支路的对地绝缘电阻值；若某支路对地绝缘电阻值小于动作值，则判断该支路发生了漏电故障。仿真结果表明，该方法准确、可靠，适应性强。

支架压力监测数据分段拟合方法

张玉武, 许华栋, 王莹莹

2016, 42(2): 51-54. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.013

<摘要>(40) <HTML> (7) <PDF>(2)

摘要:
针对支架压力监测系统应用于超长工作面时，受总线查询周期限制而难以兼顾监测支架压力中的突发奇异信号与数据实时传输的问题，提出一种支架压力监测数据分段拟合方法。该方法按照支架压力监测系统1个查询周期进行数据分段，在某个分段内如果数据量小于拟合系数量，则直接传输数据；如果数据量不小于拟合系数量，则进行数据的多项式拟合，获取拟合系数并只传输拟合系数。实验结果表明，该方法大大减少了传输数据量，又不丢失重要数据，同时实现了每个查询周期固定数据传输量，便于数据传输管理。

一种矿用定向天线设计

王婷婷, 徐钊

2016, 42(2): 55-57. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.014

<摘要>(50) <HTML> (4) <PDF>(10)

摘要:
设计了一款适用于巷道类狭长受限空间的双臂平面螺旋天线。该天线由4条等角螺旋线构造的2个对称的螺悬臂组成。与传统的全向天线相比，该天线辐射的定向波束可减少无线电波在巷道壁上的反射损耗，圆极化特性可有效减弱巷道内多径效应的影响，双向辐射特性可提高辐射效率。仿真结果表明，工作在2.4 GHz频段时，5圈双臂平面螺旋天线的3 dB半功率波瓣宽度大于60°，增益大于4 dB；10圈双臂平面螺旋天线的3 dB半功率波瓣宽度为120°，增益大于6 dB。

基于CCD测量技术的激光指向器作用距离检测

王楠, 吴亮生, 杨阳, 卢杏坚

2016, 42(2): 58-61. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.015

<摘要>(51) <HTML> (8) <PDF>(2)

摘要:
针对现有小功率半导体激光指向器的作用距离检测方法存在稳定性差、效率低的缺点, 提出了一种基于CCD测量技术的激光指向器作用距离检测方法。该方法采用CCD传感器及图像处理技术，对基于人眼为接收器的激光指向器作用距离公式进行了理论推导及建模，建立了CCD传感器接收光功率和输出灰度之间的函数关系，并运用最小二乘法求解出关系式中的相关系数，通过相关系数求解出作用距离，实现了小功率激光指向器作用距离的定量检测。实验证明了该方法的可行性。

恒功率负载下DC-DC双向变换器分岔现象研究

张勇, 徐瑞东, 李涛, 徐善玉, 王龙

2016, 42(2): 61-66. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.016

<摘要>(40) <HTML> (7) <PDF>(2)

摘要:
研究了基于多级功率变换器下的直流微网结构，提出恒功率负载研究方法，建立了直流微网简化模型；根据简化模型，建立了DC-DC双向变换器在不连续运行模式下的离散映射，给出了系统稳定运行状态下迭代方程和反馈系数的计算公式；根据迭代方程得出电压与反馈系数的分岔波形图。电路仿真和实验结果表明，随着反馈系数的增大，系统将从稳定状态到分岔状态并逐渐过渡到混沌状态。

矿用防爆无轨胶轮车温度监测电路设计

程刘胜

2016, 42(2): 67-71. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.017

<摘要>(40) <HTML> (5) <PDF>(2)

摘要:
针对现有矿用防爆无轨胶轮车温度监测方法存在温度测量范围窄、误差大的问题，设计了矿用防爆无轨胶轮车温度监测电路。该电路选择薄膜铂电阻作为传感元件，采用非线性电桥采集电路和运算放大电路采集微弱变化的电阻信号，利用非线性和线性计算方法计算出电阻值，从而通过电阻值计算出被测部件的温度值。实际应用表明，该电路运行稳定可靠，为矿用防爆无轨胶轮车电气执行部件可靠控制提供了稳定的基础支撑。

矿用本安型网络接入器设计与应用

徐杰

2016, 42(2): 71-73. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.018

<摘要>(37) <HTML> (7) <PDF>(3)

摘要:
针对在井下光缆敷设或熔接不易的场合以及移动类设备数据传输时，工业以太网灵活性及移动性不佳的问题，设计了基于2.4G-WiFi的矿用本安型网络接入器，通过2.4G-WiFi无线传输方式，实现了有线以太环网数据的无线传输。实际应用结果验证了该接入器运行稳定、可靠。

低功耗煤矿压力监测系统设计

何群, 郝润芳

2016, 42(2): 73-76. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.019

<摘要>(44) <HTML> (7) <PDF>(4)

摘要:
针对煤矿井下压力监测系统有线通信方式存在结构复杂、传感器功耗大、数据不稳定等问题，设计了基于ZigBee的低功耗煤矿压力监测系统。该系统采用低功耗压力传感器采集数据，通过ZigBee无线传输方式将传感器节点数据汇总到数据采集分站，数据采集分站将数据打包处理后上传到上位机软件，实现了井下巷道压力数据的实时监测，降低了传感器的功耗，从而提高了系统的使用寿命。

煤炭储存无线测温系统设计

王献伟, 陈世海, 马小平, 张庆学, 王帅, 渠慎月

2016, 42(2): 77-80. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.020

<摘要>(45) <HTML> (5) <PDF>(3)

摘要:
将现代的无线网络技术与传统的测温技术相结合，设计了煤炭储存无线测温系统。该系统利用温度传感器测量煤炭储存场所各个点的温度，通过无线发射/接收模块完成分站和传感器模块之间的数据传输，利用GPRS模块将数据从分站上传至控制室，从而实现了温度数据采集和无线传输。

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2016年第42卷第2期

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